20世紀(jì)70年代以來，受傳統(tǒng)能源價格、環(huán)保和全球氣候變化的影響，世界各國日益重視生物燃料的發(fā)展。而生物燃料(biofuel)作為可再生能源開發(fā)利用的重要方向，其具有良好的可貯藏性和可運(yùn)輸性，可提供可替代石油的液體燃料。其中，生物燃料泛指由生物質(zhì)組成或萃取的固體、液體或氣體燃料。所謂的生物質(zhì)是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有機(jī)體，即一切有生命的可以生長的有機(jī)物質(zhì)，其中包括、動物和微生物。不同于石油、煤炭、核能等傳統(tǒng)燃料，該新興的生物燃料是可再生燃料。目前，根據(jù)福布斯統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，世界上已有1865家企業(yè)參與到生物燃料的研究開發(fā)當(dāng)中。而就目前研究水平而言，乙醇燃料和生物柴油占據(jù)了生物燃料的主導(dǎo)地位，除此之外，還有一些其他的相關(guān)生物燃料研究。
玉米不僅僅是食物更是乙醇燃料的原材料
乙醇燃料作為生物燃料的一種，其一般是指體積濃度達(dá)到99.5%以上的無水乙醇。燃料乙醇經(jīng)變性后與汽油按一定比例混合可制成車用乙醇汽油，燃料乙醇是燃燒清潔的高辛烷值燃料，是一種可再生能源。燃料乙醇的主要原料有玉米、大豆、甘蔗、海藻等植物，在生產(chǎn)加工過程中，植物中的植物淀粉經(jīng)過發(fā)酵蒸餾變成糖，之后再經(jīng)過微生物降解變?yōu)橐掖迹倥c汽油按照一定比例混合便可得到汽車用燃料乙醇。
與傳統(tǒng)汽油相比，乙醇燃燒更加清潔，因此可將乙醇作為添加劑與汽油混合得到燃料乙醇。乙醇燃燒后溫室氣體排放量比傳統(tǒng)汽油燃燒后溫室氣體排放量要少21.8%。根據(jù)美國發(fā)展中心數(shù)據(jù)顯示，目前，美國玉米燃料乙醇的年產(chǎn)值為49億加侖，而傳統(tǒng)汽油燃料的年產(chǎn)值為790億加侖。
然而，越來越高的玉米產(chǎn)量也導(dǎo)致了農(nóng)田中除草劑和肥料的大量流失，這導(dǎo)致了土壤侵蝕也越來越嚴(yán)重。同時，制造乙醇燃料需要大量的玉米，平均每450磅玉米僅可以制造25加侖玉米乙醇，每英畝玉米可以制造328加侖玉米乙醇。
最近，有研究人員一直致力于另一種燃料乙醇制造技術(shù)，該技術(shù)以纖維素為原料生產(chǎn)，其中纖維素可以取自于木材、稻草或其他許多植物。與上面提到的玉米乙醇制造技術(shù)相比，纖維乙醇所能產(chǎn)生的能量是玉米乙醇的兩倍。但是纖維素更難分解，因此生產(chǎn)制造該纖維素乙醇需要消耗更多的能量和設(shè)備。
生物柴油：取自于脂肪
生物柴油是指由動植物油脂(脂肪酸甘油三酯)與醇(甲醇或乙醇)經(jīng)酯交換反應(yīng)得到的脂肪酸單烷基酯，其是一種無毒、可降解的生物燃料。與傳統(tǒng)的石化能源相比，其硫及芳烴含量低、閃點(diǎn)高、十六烷值高、具有良好的潤滑性，可部分添加到石化柴油中。其主要生產(chǎn)原料為動物脂肪、植物油以及餐廳廢棄油脂等。另外，某些藻類也可以用于生物柴油的提取。目前，在美國生物柴油的年產(chǎn)量為7500萬加侖。
另外，將植物油直接與酒精、催化劑混合可以得到更高質(zhì)量的生物燃料，但是轉(zhuǎn)售該種生物燃料是法律所不允許的。通常情況下，采用石化柴油的汽車也可以在無需過多改變情況下直接采用生物柴油。而生物柴油所能產(chǎn)生的能量要比玉米乙醇高出約90%，并且其所產(chǎn)生的溫室氣體也要降低約70%。
其他生物燃料
根據(jù)美國能源部表示，最新提出的三種生物燃料分別為沼氣、生物丁醇以及加氫衍生的可再生柴油。
沼氣是各種有機(jī)物質(zhì)，在隔絕空氣(還原條件)，并在適宜的溫度、PH值下，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生的一種可燃燒氣體。沼氣屬于二次能源，并且是可再生能源。其原材料主要為肥料、固體廢物等有機(jī)材料。對于沼氣應(yīng)用有利的一點(diǎn)是沼氣運(yùn)輸可以利用現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施來完成運(yùn)輸。
生物丁醇是與生物乙醇相似的生物燃料。其原料主要為植物、草以及廢棄物等，而且其生產(chǎn)工藝與生物乙醇也極為相似，但生物丁醇的蒸汽壓力低，與汽油混合時對雜質(zhì)水的寬容度大，而且腐蝕性較小，與現(xiàn)有的生物燃料相比，能夠與汽油達(dá)到更高的混合比(混合燃料中可混入20%的丁醇)，而且無需對車輛進(jìn)行改造。丁醇還是一種高能量生物燃料，與傳統(tǒng)燃料相比，每加侖可支持汽車多走10%的路程，與乙醇相比，可多走30%的路程。
加氫衍生的可再生柴油一般通過將植物油和脂肪經(jīng)過加氫裂化來進(jìn)行生產(chǎn)。該加氫衍生的可再生柴油作為燃料不僅可以單獨(dú)使用，而且還可以與石油混合使用。雖然目前該加氫衍生的可再生柴油還處于研發(fā)初級階段，但是其分銷過程是可以通過目前的分銷系統(tǒng)來完成的。
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